深入淺出Node.JS
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文档详细介绍了Node.js的起源、特性及其生态系统，包括跨平台、高I/O性能、事件驱动等关键特点。此外，文档还涵盖了Node.js的使用方法、最佳实践、开发过程中常见的工具和错误处理策略，强调模块化和协同开发的重要性。Node.js主要用于构建服务器和处理异步操作的高效编程环境，适合中小型及多人协作开发。
深入淺出Node.JS
- 1. 深入淺出NODE.JS
- 2. 大綱 • Node.Js的由來 • Node.Js的特性 • Node.Js的Get Start • JavaScript引擎: V8 • Node.Js實務 • Node.Js最佳實務 • 總結
- 3. • 起因是Ryan想要做出網頁檔案上 傳時正確的顯示進度。 • 2009年,Node.Js專案正式啟動並公 開。 • Joyent公司延攬Ryan。 • 2011年Joyent與微軟協同開發微軟 版Node.Js。 • 2012年Ryan交棒給Isaac開發npm。 NODE.JS的由來 Ryan Dahl
- 4. NODE.JS的官網
- 5. NODE.JS的特性 • 跨平台 • Node.Js可以跨越Linux/Windows/OSX • 高I/O效能 • 作為網頁伺服器,其效能較Apache/IIS佳 • 繼承Js的良好部份 • 動態型別 • 事件驅動 • 單執行緒 • 已具備生態系
- 6. NODE.JS 的架構堆疊圖 Node Standard Library Node bindings V8 非同 步 (libeio) Event Loop (libev) C JavaScript • Node.Js頂層為Core JavaScript • 底層部份由各種Lib實際關鍵功能 • V8: JavaScript編譯器 • Libeio: 處理非同步I/O • Libev: 達成事件驅動
- 8. 高I/O效能 • Node.Js屬Non-Blocking的程式語言 • 底層採用Google V8的引擎,並且轉譯成組合語言執行。
- 9. 繼承JS良好的部份 • 動態型別(Dynamic Type) • 可自由擴充物件內容 • 原型鏈(Prototype Chain) • 可自由組合繼承模型 • 函數導向(Functional Programming) • 以函數處理反覆的邏輯 • 閉包(Closure) • 避開變數的污染
- 10. 事件驅動
- 12. 單執行緒 V.S. 多執行緒 • 單執行緒 + Non-Blocking • 省去上下文切換(Context-Switch)所帶來的資源成本,配合Non-Blocking提升效 率(Throughput)。 • 多執行緒 + Blocking • 當API是Blocking式,需額外增生執行緒伴隨著大量的上下文切換,在多核心 伺服器上有好的表現。 • 多執行緒 + Non-Blocking • 當API是Non-Blocking式,工作執行緒會將任務交遞給I/O執行緒,藉由執行緒 的反覆利用降低超量執行緒所帶來的負面影響。
- 13. 已具備生態系
- 14. NODE.JS的GET START • Node.js提供相當便利的CLI(Command-Line Interface),可在命令提示字元中操作 Node.Js。 Node.js命令集
- 17. 第三步: 添加INDEX.JS
- 20. JAVASCRIPT引擎: V8 • 為Google開發的一款JavaScript引擎 • 特性: • 使用JIT編譯 • 精確的垃圾回收機制 • 動態式隱藏類別 • 內嵌的屬性快取
- 21. 編譯器- 靜態類別的處理 • C++/Java等語言對於欄位和方法是利用陣列儲存其內容,並以偏移(Offset)來對應 欄位和方法名稱。 • 欄位和方法的儲存位置,是依類別而定。 • 語言解譯系統只需要利用陣列和偏移量就可以存取某類別的欄位/方法。
- 22. 編譯器- 動態類別的處理 • 動態類別每個物件都有自己專屬的屬性/方法紀錄表。 • 每一次存取屬性/方法都要檢索該物件的紀錄表。 • 在存取屬性/方法時都要先檢查物件的類別。 • 利用Hash Table來搜尋和查找屬性/方法,並以字串作為鍵(Key)。 • JavaScript沒有類別,在查找Hash Table時無法利用”依類別加速搜尋”。
- 23. V8引擎- 使用JIT編譯 • 針對編譯過的程式碼進行快取。 • V8並不會產生中間碼(ByteCode),直接產生機械碼。(速度更快) • V8的選擇喪失了移殖性和優化的簡易性等優勢。
- 24. V8引擎- 精確的垃圾回收 • 採用世代(Generation)式G.C • 精確GC會壓縮(Defrag)空間,但由於V8不使用Token Handler所以在搬移物件時會 採用複製,藉此避開Token Handler所造成的間接定址的效能負擔。
- 28. 先準備好IDE • Node.Js可以選擇以下IDE: Sublime Text Editor Atom Brackets Chocolat CodeRunner WebMatrix WebStorm Coda 2 Expresso Komodo IDE Cloud9 IDE Visual Studio
- 29. 思考要做的東西 • 什麼伺服器? • Web/Socket/DNS… • 系統的複雜程度? • 幾人協同開發? • 測試?
- 30. 需要什麼伺服器 • Node.Js本身可以成為伺服器,而在撰寫程式時,除了設計商業邏輯之外,仍需要 自行打造出所需要的伺服器(or 使用套件) • Node.js本身可以成為以下伺服器: • Http Server • Socket Server • DNS Server
- 31. 系統的複雜程度 • 隨著系統的複雜程度增加,開發Node.Js的複雜程度將以非線性成長。 • Node.Js主要開發語言是JavaScript,故,JavaScript中不好的部份也囊括在其中,若 沒有避開這個部份,將使開發節奏停滯。 • JavaScript是動態語言,在型別定義上並不嚴謹,可以配合TypeScript解決此一問題。
- 32. 協同開發 • 當有多人協同開發時,建議可以將工作拆分為: • Server(i.e. 或是用套件) • BL • Data Access • View(i.e. 如果是Web類)
- 33. 測試 • Node.Js中最著名的測試套件 – Mocha • 支援多種Assert套件 • 允許以多種方式匯出結果 • Mocha可達成的開發模式: • BDD • TDD
- 34. MOCHA的範例 • 藉由describe的方式確立測試方向 • It是測試預期的行為/結果 • Assert是判定實際處理結果是否符合預期
- 35. 最佳實務 • 最佳實務適用於開發中小型系統,對於超大型系統Node.Js仍有天生的弱勢。 • 適合多人協作開發。 • 最佳實務從幾個面向討論: • 定義Tier/Layer • 錯誤處理 • 程式結構
- 36. 定義TIER/LAYER- 模組化 • Node.js遵守CommonJS規範,故,其具備高度移殖功能。 • CommonJS的目標是為了達成JavaScript在非前端系統的可移殖性。 • Node.Js自身實現了require方法作為其引用模組的方法,同時NPM也基於 CommonJS定義的套件規範,實現了相依性管理和模組自動安裝等功能。
- 38. 定義TIER/LAYER- 思路 • 在分層時要先確立要做的是什麼伺服器,而該伺服器的傳輸協定的特性是什麼。 • Node.Js本身絕大多數的API是非同步/事件驅動,分層時要小心這個特性。 • TCP協定在實做多採用事件驅動,而Node.Js本身就是事件驅動。 • 系統規模大小與協作人數的確立。 • 確立系統要優先注重的品質因子排序。
- 39. 定義TIER/LAYER- 檔案結構 • /models • 包含所有ORM所需要的模型 • /views • 包含所有可置換的頁面內容 • /public • /assets/images: 圖檔 • /assets/pdf: 靜態pdf檔 • /css: css檔 • /js: 前端js檔 • /controllers • 所有route • /spec • 包含所有BDD測試的規格
- 40. 架構思維 • Mobile • 穿戴式裝置 • 網際網路相關 • 響應式頁面 • 針對裝置進行內容微調 • 針對效能進行內容快取 • 藉由分析和觀查使用者行為施行使用者 個人化服務 • 服務層的聚集與協作 • 提供服務檢索 • 依資料協定做資料轉型 • 現存的資料/服務系統 • 外部第三方服務 Client層 Delivery層 Aggregation層 Service層
- 47. 謬思- TRY/CATCH • Node.Js是非同步,故,當在主控制流程以Try/Catch環繞可能的錯誤區塊時,錯誤發 生時,會發現Try/Catch毫無作用。 • Node.Js採用事件導向機制;在錯誤處理方面應該採用這兩種方式去實踐。 沒意義ˇ
- 48. NODE.JS的ERROR物件屬性 • Stack: 發生此Error的完整呼叫堆疊 • Inner: • Stack: 巢狀內部Error物件的完整呼叫堆疊 • Message: 巢狀內部Error物件挾帶的錯誤訊息 • Serverity: 錯誤嚴重層級 • Message: 錯誤訊息 • Code: 錯誤代碼
- 49. NODE.JS該怎麼處理錯誤 • 拋出Error物件 • throw new Error(‘~~’) • 採用事件機制 • 傳遞Error物件到Callback函數中
- 51. 套件:ASYNC • 提供巢狀callback這類流程控制的一個解套的方案。 • Async提供了超過20個函數。 • 除了Node.Js之外,也支援前端使用。
- 52. ASYNC常用函數(一) – 集合 函數 描述 Each 如果對同一個集合中所有元素都執行同一個異步操作。 Map 對集合中的每一個元素,執行某個非同步操作,得到結果。而所有的結 果都將匯總到最終的callback裡。 與Each的區別是:Each只關心操作而不管最終結果,而Map關注的是最終 結果 Filter 使用非同步操作對集合中的元素進行篩選,要注意的是,iterator的callback 僅支援一個參數,且只能接收true/false。 Reject Reject與Filter剛好相反,當測試為true時則拋棄。 Reduce 先設定一個初始值,用它與集合中每一個元素做運算, Detect 用於取得集合中滿足條件的第一個元素 SortBy 對集合中的元素排序,由小到大排序 Some 當集合中是否有至少一個元素滿足條件,最終的callback得到值為true,反 之為false Every 如果集合中每一個元素都滿足條件,則最終callback得到值為true,反之為 false Concat 將多個非同步操作結果合併為一個值陣列。
- 53. ASYNC常用函數(二) – 流程控制 – PART1 函數 描述 Series 循序執行,一個函數陣列中的每個函數,每一個函數執行完畢後才能 執行下一個函數。 Parallel 平行執行多個函數,每個函數都是立即執行,不需要等待其它函數執 行完畢,傳遞給最終callback的陣列中的資料會依照tasks中宣告的順序。 Whilst 相當於While操作,但其中的非同步操作將在完成後才會進行下一次 循環 doWhilst 相當於do~While,doWhilst交換了fn/test的位置,先執行一次再作test判斷 Until 與whilst相反,當test為false才執行 doUntil 與doWhilst相反,當test為false才執行 Forever 只要內部不發生錯誤,就會無限執行 Waterfall 依順序依次執行一組函數,每個函數的結果值都將傳遞給下一個函 數 Compose 建立一個囊括一組非同步函數的函數集合,每個函數會消費 applyEach 對函數陣列中每個函數傳遞相同的參數,透過callback回傳。如果只 回傳第一個參數,將回傳一個函數物件,可以傳參考呼叫之。
- 54. ASYNC常用函數(二) – 流程控制 – PART2 函數 描述 Queue 為一訊息佇列,透過限制worker數量,若已用罄則將新的訊息放入佇 列 Cargo 與Queue類似;與之不同之處在於要等到任務單元全數執行完畢 worker才會再取新的任務單元 Auto 用來處理有依賴關係的多個任務的執行 Iterator 將函數陣列包裹成Iterator;會執行陣列中第一個函數並回傳第二個 函數以供呼叫。 Apply 使用一個函數包裹多個函數 nextTick 定義好函數後,函數會在下一個事件輪詢中執行 Times 非同步執行,times可以指定呼叫次數,並將結果放入陣列中回傳 timesSeries 與time類似,唯一不同之處是同步
- 55. ASYNC常用函數(三) – 工具 函數 描述 Memoize 紀錄函數參數與運算結果,當參數重覆就直接取得結果 Log 執行某非同步函數,並紀錄它的回傳值,日誌輸出 Dir 與log類似,不同之處在於呼叫的是console.dir()函數,顯示為DOM View noConflict 若已定義過async變數,會把之前的變數保存,然後覆蓋,僅在前端有 用